制备纯铁磁粉芯的工艺研究

有感金属磁粉芯的学习资料

第

卷

第期年月

粉末冶金材料科学与工程

制备纯铁磁粉芯的工艺研究邹联隆,

易建宏

付应生,

曾庆灵,

粉末冶金国家重点实脸室长沙摘要

纯铁磁粉芯以其优异的性能价格比引起了人们的普遍关注粉末的包及方式和工艺参数,,

同铁粉芯的磁性能有着密切的联来作者就包及介质膜的理化特性介质含童对磁性能的影响成形压力和热处理温度对铁粉芯的磁导率和品质因数的影响等进行了系统的研究未用该实脸化学

包夜液可以制取高性能的纯铁磁粉芯

关键词

铁粉芯

化学包搜磁导率

品质因数

中图法分类号

在磁芯的发展过程中硅钢片在很长一段时间内都占主导地位最近一段时期非晶态钢,,

片的应用已引起了人们的重视这些材料在直流电下使用时具有好的磁性能但随着变流控制方式的普及要求在高频领域内改善材料的磁性能叠片式磁芯在较高的频率范围内伴随着,,,

涡流的铁损将会随频率的增加而迅速增大这限制了它在高频下的使用,

在本世纪,

年代软磁铁氧体被广泛用来作为高频磁性材料这种软磁铁氧体材料与上,,,,

述硅钢片相比虽然高频磁性能优良铁损低但有着磁通密度低的缺点针对上述问题近年来提出了使用酚醛树脂或环氧树脂作粘结剂的压粉磁芯〔,,,,

‘

〕

将软磁

粉末用有机粘结剂包覆虽可降低涡流损耗但是磁粉芯的热处理温度却受到构成粘结剂的树脂特性所限制不能很好地消除成形对软磁粉末的内应力导致粉磁芯的矫顽力增加从而造,

成在高频范围内铁损增大使树脂粘接磁粉芯的高频应用受到限制,

信息社会的高速发展要求各种高性能的电子器件由此对磁粉芯也提出了更高的要求,,

要使磁粉芯具有高的磁导率低的损耗除了不断采用新的材料外磁粉芯的制作工艺也是一个极其关键的因素早在上个世纪末就用蜡绝缘包覆压制磨碎铁粉制取磁粉芯本世纪,

,

,

,

年

代高温树脂包覆工艺有见报导本实验采用的化学包覆法是一种新发展起来的溶液包覆方法它能使粉末均匀包覆使得磁粉芯有更好的电气绝缘性从而降低了损耗,,,

岁勺

喻,

皿刁生

刀八

本实验所用的化学包覆法制备纯铁磁粉芯的工艺流程如下框图所示

画画川粉末还原卜绝缘包覆卜压制成形川热处理性州亘川稳定化处理一卜能检测卜亘图围收稿日期一一

卞通信地址湖南省长沙市中南工业大学粉末冶金研究所

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第

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包覆液制备化学包覆液的成份为在液

蒸馏水中加入适量的重铬酸镁磷酸尿素和甘油配制成溶

、

、

粉末的绝缘包覆将铁粉在露点为一,

℃的氢气中

,

℃还原

后过筛取一定粒度分布的粉末与包,,,

覆液按一定比例混合均匀然后在水浴中搅拌初步干燥最后在压型与热处理

℃下烘干

待用

铁粉芯的磁导率,

产

与成形压力有着密切的关系在绝缘处理好的粉末中加入适量的硬脂,

酸锌或硬脂酸钙做润滑剂然后在一定的压制力下模压成形将成形的铁芯放入高纯氮气氛

中在选定的温度条件下热处理实验测试条件本实验所测的磁导率测试条件如下

小时然后快速冷却

,

和品质因数。

值都是在

,

参数测量仪型号

上测得的

,

样品尺寸测量温度测试频率

币

℃

线圈匝数绕线直径

匝

结果与讨论绝缘介质对磁性能的影响绝缘包搜介质的理化特性

本实验所用的绝缘液与通常的绝缘剂不同它是一种不含任何固体微粒的化学溶液因为,

溶液中加入了适量甘油使得包覆液具有良好的润湿性和成膜性能从样品断面的电子探针照,

片可以看到粉末外围的介质层厚度均匀粉末之间隔离完好如图,,

,

所示同时甘油的加入

,

工的

图

铁粉芯截面的电子探针显徽结构

图

绝缘介质层的,

射线衍射图错

分别为两个不同的样品

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第

期

邹联隆等制备纯铁磁粉芯的工艺研究,

还可以防止包覆处理好的粉末吸潮保证生产过程中粉末具有良好的流动性在

一,

的温度范围内包覆液在粉末的表面发生复杂的物理化学变化生成一种含有,

,

元素的玻,

璃相结构图

所示是以铁为基底的绝缘介质膜的,“

射线衍射谱从谱中可以看出除了,,

元素的三条特征谱线外只在

一

。

的衍射范围内有一个小包这说明生成的介质层是一种,,

玻璃相结构这种含

,

元素的

玻璃相结构介质层具有很高的电阻率从而使粉末之间的绝,,

缘性能提高减少了涡流损耗同时它又具有很好的耐热性能有利于提高热处理温度使磁粉芯的矫顽力和内应力减小降低磁粉芯的磁滞损耗和剩余损耗绝缘介质含童与磁导率和品质因数的关系

铁粉芯是利用绝缘介质层包覆隔离铁粉从而达到增大铁粉之间的电阻率减少磁芯的涡,

,

流损耗表处理温度为

是不同介质含量对磁导率和品质因数‘

值的影响样品的成形压力为,

,

,

热

表。

绝缘介质含童对磁性能的影响

绝缘介质

磁导率

产

品质因数

叽曹,

在铁粉芯中加入绝缘介质相当于引入非磁性杂质从表,

中可以看出样品的磁导率,,

产

值随着介质含量的增加而减小随着绝缘介质含量的增大绝缘层的厚度增加粉末之间的电阻也就大大地提高了从而减小了铁粉间的涡流品质因数,,

值也因此而增加对于一个要求

有较高

产

值的磁芯来说选择合适的介质添加量是非常重要的,

成形压力对磁导率和,

值的影响表压制压力磁导率二

压制成形是制备磁粉芯的一个关键工艺过程成形压力的选择是一个重要的工艺参

粉芯磁导率和品质因数随压制力的变化一

数表所列的数值是对磁芯的产值和值随成形压力的变化情况样品的包覆介质含量一致热处理温度都为从表,

。

一一鱼燮丝塑一一一二垫立一一之匕,,

中可以看出随着压制压力的提高样品的磁导率显著增加这是因为磁导率的值,

,

与样品的密度值成正比压力越高磁芯的密度越大所以磁导率的数值也就增加与此相反,,

,

铁粉芯的,

值都随着成形压力的增大而减小这主要是因为随着压制力的增大粉末之间的摩,

,

擦加剧致使铁粉表面的一些包覆介质膜破损从而导致涡流损耗增大可以在粉末中加入适量的润滑剂来减少粉末之间的摩擦工艺中对压制压力大小的选取必须综合考虑磁粉芯的磁导率,

值和模具寿命等因素热处理温度对磁性能的影响,,

磁芯在压制成形以后粉末内部不可避免地会产生内应力而且内应力的分布也会极不均匀作为软磁材料内应力的存在对,

表热

处理温度磁导率℃

热处理温度对铁粉芯脚性能的影响不热处理。

其磁导率和矫顽力都有很大的影响表是在不同的热处理温度下铁粉芯的磁导率产和品质因数值

。

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